行星齿轮机构和工作原理
§3-3 行星齿轮机构和工作原理 Ⅰ授课思路：在初步了解行星齿轮机构的组成的基础上，通过单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程结合力和反作用力的作用原理使学生掌握单排行星齿轮的工作原理。拓展学生的能力，使学生概括出单排行星齿轮的基本特征。Ⅱ过程设计： 1．提问问题，复习上次课内容（约3min） ⑴导轮单向离合器有哪几种？（楔块式、滚柱式） ⑵锁止离合器的作用？（提高传动效率，使液力变矩器有液力传动变为机械 传动） 2．导入新课（约1min） 自动变速器是怎样实现自动换挡的呢？这就是我们这节课讲的主要内容3．新课内容：具体内容见“授课内容”（约73min） 4．本次课内容小结（约2min） 5．布置作业（约1min） Ⅲ讲解要点：单排行星齿轮的工作原理和单排行星齿轮的基本特征这一主线进行讲解。 Ⅳ授课内容： 一、简单的行星齿轮机构的特点 行星齿轮机构的组成： 简单（单排）的行星齿轮机构是变速机构 的基础，通常自动变速器的变速机构都由两排 或三排以上行星齿轮机构组成。简单行星齿轮
机构包括一个太阳轮、若干个行星齿轮和一个齿轮圈，其中行星齿轮由行星架的固定轴支承，允许行星轮在支承轴上转动。行星齿轮和相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通常都采用斜齿轮以提高工作的平稳性（如图l所示）。 如图2表示了简单行星齿轮机构，位于行星齿轮机构中心的是太阳轮，太阳轮和行星轮常啮合，两个外齿轮啮合旋转方向相反。正如太阳位于太阳系的中心一样，太阳轮也因其位置而得名。行星轮除了可以绕行星架支承轴旋转外，在有些工况下，还会在行星架的带动下，围绕太阳轮的中心轴线旋转，这就像地球的自转和绕着太阳的公转一样，当出现这种 情况时，就称为行星齿轮机构作用的传动 方式。在整个行星齿轮机构中，如行星轮 的自转存在，而行星架则固定不动，这种 方式类似平行轴式的传动称为定轴传动。 齿圈是内齿轮，它和行星轮常啮合，是内 齿和外齿轮啮合，两者间旋转方向相同。 行星齿轮的个数取决于变速器的设计负 荷，通常有三个或四个，个数愈多承担负 荷愈大。 简单的行星齿轮机构通常称为三构件机构，三个构件分别指太阳轮、行星架和齿圈。这三构件如果要确定相互间的运动关系，一般情况下首先需要固定其中的一个构件，然后确定谁是主动件，并确定主动件的转速和旋转方向，结果被动件的转速、旋转方向就确定了。 二、单排行星齿轮机构的工作原理 根据能量守恒定律，三个元件上输入和输出的功率的代数和应等于零，从而得到单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程。 特性方程：n1+an2-(1+a)n3=0 n1——太阳轮转速，n2——齿圈转速，n3——行星架转速，a——齿圈与太阳轮齿数比。 由特性方程可以看出，由于单排行星齿轮机构具有两个自由度，在太阳轮、环形
1 绪论 行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点，这些已被我国越来越多的机械工程技术人员所了解和重视。由于在各种类型的行星齿轮传动中均有效的利用了功率分流性和输入、输出的同轴性以及合理地采用了内啮合，才使得其具有了上述的许多独特的优点。行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上。它可以用作减速、增速和变速传动，运动的合成和分解，以及其特殊的应用中；这些功用对于现代机械传动发展有着重要意义。因此，行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器、和航空航天等工业部门均获得了广泛的应用[1-2]。 1．1 发展概况 世界上一些工业发达国家，如日本、德国、英国、美国和俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用、生产和研究都十分重视，在结构优化、传动性能，传动功率、转矩和速度等方面均处于领先地位，并出现一些新型的行星传动技术，如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代化的机械传动设备中获得了成功的应用。行星齿轮传动在我国已有了许多年的发展史，很早就有了应用。然而，自20世纪60年代以来，我国才开始对行星齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作。无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均取得了较大的成就，并获得了许多的研究成果。近20多年来，尤其是我国改革开放以来，随着我国科学技术水平的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达国家引进了大量先进的机械设备和技术，经过我国机械科技人员不断积极的吸收和消化，与时俱进，开拓创新地努力奋进，使我国的行星传动技术有了迅速的发展[1-8]。 1．2 3K型行星齿轮传动 在图4所示的3K型行星齿轮传动中，其基本构件是三个中心轮a、b和e，故其传动类型代号为3K[10]。在3K型行星传动中，由于其转臂H不承受外力矩的作用，所以，它不是基本构件，而只是用于支承行星轮心轴所必需的结构元件，
行星齿轮机构和工作原理 一、 简单的行星齿轮机构的特点 行星齿轮机构的组成： 简单（单排）的行星齿轮机构是变速机构 的基础，通常自动变速器的变速机构都由两排 或三排以上行星齿轮机构组成。简单行星齿轮 机构包括一个太阳轮、若干个行星齿轮和一个 齿轮圈，其中行星齿轮由行星架的固定轴支 承，允许行星轮在支承轴上转动。行星齿轮和 相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通 常都采用斜齿轮以提高工作的平稳性（如图l 所示）。 如图2表示了简单行星齿轮机构，位于行星齿轮机构中心的是太阳轮，太阳轮和行星轮常啮合，两个外齿轮啮合旋转方向相反。正如太阳位于太阳系的中心一样，太阳轮也因其位置而得名。行星轮除了可以绕行星架支承轴旋转外，在有些工况下，还会在行星架的带动下，围绕太阳轮的中心轴线旋转，这就像地球的自转和绕着太阳的公转一样，当出现这种 情况时，就称为行星齿轮机构作用的传动 方式。在整个行星齿轮机构中，如行星轮 的自转存在，而行星架则固定不动，这种 方式类似平行轴式的传动称为定轴传动。 齿圈是内齿轮，它和行星轮常啮合，是内 齿和外齿轮啮合，两者间旋转方向相同。 行星齿轮的个数取决于变速器的设计负 荷，通常有三个或四个，个数愈多承担负 荷愈大。 简单的行星齿轮机构通常称为三构件机构，三个构件分别指太阳轮、行星架和齿圈。这三构件如果要确定相互间的运动关系，一般情况下首先需要固定
其中的一个构件，然后确定谁是主动件，并确定主动件的转速和旋转方向，结 果被动件的转速、旋转方向就确定了。 二、 单排行星齿轮机构的工作原理 根据能量守恒定律，三个元件上输入和输出的功率的代数和应等于零，从而得到单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程。 特性方程：n1+an2-(1+a)n3=0 n1——太阳轮转速，n2——齿圈转速，n3——行星架转速，a——齿圈与太阳轮齿数比。 由特性方程可以看出，由于单排行星齿轮机构具有两个自由度，在太阳轮、环形内齿圈和行星架三个机构中，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一个元件固定不动，或使其运动受一定的约束（即该元件的转速为某定值），则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。下面分别讨论三种情况。 1、齿圈固定，太阳轮为主动件且顺时针转动，而行星架则为被动件。太阳轮顺时针转动时，太阳轮轮齿必给行星轮齿A一个推力F 1 ，则行星轮应为逆时针 转动，但由于齿圈固定，所以齿圈轮齿必给行星轮齿B一个反作用力F 2 ,行星轮 在F 1和 F 2 合力作用下必绕太阳轮顺时针旋转，结果行星轮不仅存在逆时针自 转，并且在行星架的带动下，绕太阳轮中心轴线顺时针公转。在这种状态下，就出现了行星齿轮机构作用的传动方式，而且被动件行星架的旋转方向与主动件同方向。在这里，太阳轮是主动件而且是小齿轮，被动件行星架没有具体齿数的传动关系，因此定义行星架的当量齿数等于太阳轮和齿圈齿数之和。这样，太阳轮带动行星架转动仍属于小齿轮带动最大的齿轮，是一种减速运动且有最大的传动比。因为此时n2=0，故传动比 i13=n1?n3=1+a。（如图3）
教师姓名授课形式讲授授课时数 授课日期年月日授课班级 授课项目及 任务名称 项目4 拉维娜式行星齿轮变速器拆装与维修 教学目标知识目 标 1.了解拉维娜式行星齿轮变速器的特点。 2.掌握拉维娜式行星齿轮变速器的结构及其工作原理。 3.能说出拉维娜式行星齿轮变速器的零件名称。 4.会拆装拉维娜式行星齿轮变速器。 教学重点 1.能说出拉维娜式行星齿轮变速器的零件名称。 2.会拆装拉维娜式行星齿轮变速器。 教学难点拆装拉维娜式行星齿轮变速器。 教学方法教学手段 借助于多媒体课件，讲授拉维娜式行星齿轮变速器的特点、结构及其工作原理。通过图片和视频讲授拉维娜式行星齿轮变速器的零件名称，现场演示拆装拉维娜式行星齿轮变速器。让学生更直接地学习结构组成及工作原理。 学时安排1．拉维娜式行星齿轮变速器的特点约25分钟。 2.拉维娜式行星齿轮变速器的结构及其工作原理约55分钟。 3．拆装拉维娜式行星齿轮变速器约240分钟。 教学条件多媒体课件 课外作业请简述拆装拉维娜式行星齿轮变速器的过程？ 检查方法随堂提问，计平时成绩。 教学后记
授课主要内容 【项目引入】 某天，陈先生发现自己的帕萨特轿车出现了无高挡的现象，于是便驾车到维修服务站进行检查，技术员根据维修手册判断为行星齿轮变速机构故障，需要进行拆检。帕萨特轿车使用的是拉维娜式行星齿轮变速器，要想完成此工作任务就需要了解该类型变速器的结构、特点及装配的前后关系。 任务1 拉维娜式行星齿轮变速器结构与特点 【学习目标】 1.了解拉维娜式行星齿轮变速器的特点。 2.掌握拉维娜式行星齿轮变速器的结构及其工作原理。 【知识链接】 一、拉维娜式行星齿轮变速器的结构与特点 与辛普森式行星齿轮变速器齐名的拉维娜式（Ravigneavx）行星齿轮变速器也是一种常用的行星齿轮变速器。目前，德国的绝大部分汽车采用的自动变速器多为拉维娜式行星齿轮自动变速器，如帕萨特01N、捷达01M、奥迪A6 的ZF5HP-19 等。与辛普森式行星齿轮变速器相比，拉维娜式可在行星齿轮机构不做大的前提下，通过换挡执行元件的不同组合方式，获得3 个或4 个前进挡的传动比。所以拉维娜式行星齿轮变速器具有配置灵活、结构简单、布置紧凑、体积小、重量轻等优点。 拉维娜式行星齿轮机构最大特点是在一个行星架上安装了互相啮合的两套行星齿轮：长行星轮和短行星轮。短行星轮内侧与小太阳轮接触，外侧与长行星轮啮合，但与齿圈没有啮合关系；长行星轮除了与短行星轮接触以外，在另一端的内侧还与大太阳轮啮合，外侧与输出元件齿轮啮合。行星齿轮机构的大、小太阳轮都可以作为动力的输入元件。 二、拉维娜式行星齿轮变速器的工作原理 1. 换挡执行元件 最典型的拉维娜式行星齿轮自动变速器只使用了5 个换挡执行元件，分别是两个离合器C1 、C2；两个制动器B1 、B2 和1 个单向离合器F1。 （1）离合器 离合器C1 与小太阳轮连接，所有的前进挡都参加工作，因此又称为前进挡强制离合 器；离合器C2 与大太阳轮连接，在R 挡和3 挡参加工作，又称为高挡及倒挡离合器。（2）制动器 制动器B1 用于在2 挡工作时固定大太阳轮，又称为2 挡制动器；制动器B1 用于固定 行星架，在低挡和倒挡参加工作，因此被称为低、倒挡制动器。 （3）单向离合器 单向离合器F1 在1 挡时阻止行星架逆时针转动，被称为1 挡单向离合器。F2 为前进挡 单向离合器，防止后（小）太阳轮超越输入轴转动。 2. 各挡工作情况 （1）1 挡时，C1 、F1 工作。前进挡离合器被接合，驱动小太阳轮顺时针转动，单向离合器阻止行星齿轮架逆时针转动，致使短行星齿轮驱动长行星齿轮顺时针转动，长行星齿轮带动齿圈和主动齿轮顺时针转动，为降速挡。传动路线为：输入轴→离合器C1 →单向离合器F2 →后太阳轮→短行星轮→长行星轮→齿圈→输出轴。 （2）2 挡时，C1 、B1 工作。2 挡制动器通过制动倒挡离合器的外圈，制动大太阳轮。前挡离合器仍被接合，驱动小太阳轮顺时针转动，小太阳轮驱动短行星齿轮逆时针转动，
1 单排双级行星轮运动特性方程式的推演 李书江 1单排双级行星轮系的结构，如图所示。 下图为受力图，其中R 1、R 2、R 3、R 4分别为太阳轮、齿圈及两个行星轮的节度圆半径；F 1、F 2、F 3、F 4、F 5分别是太阳轮、齿圈、两行星轮及行星架相互之间的作用力；A 是太阳轮、齿圈和行星架的运动中心；B 、C 分别为两个行星轮的自转中心。 2单排双级行星轮系运动特性方程式的推导 2.1分析行星轮B 的平衡 （1）根据行星轮力矩平衡条件，有： 3133R F R F ?=?，即，F 1=F 3 （2）根据行星轮力的平衡条件，有： 0431=++F F F 故，在⊥AB 方向的分力有：
2 F 41=F 1+F 3cos a ，即，F 41=F 1（1+cos a ） 2.2分析行星轮C 的平衡 （1）根据行星轮力矩平衡条件，有： 43342R F R F ?=?，即，F 2=F 33 由于，F 1=F 3，F 33=F 3（作用力与反作用力） 故， F 2= F 1 ，F 33= F 1 （2）根据行星轮力的平衡条件，有： 03352=++F F F 故，在⊥AC 方向的分力有： F 51=F 2+F 33cos b ，即，F 51= F 1（1+cos b ） 2.3 求解三元件转矩 令三元件中太阳轮、齿圈及行星架的转矩分别为M 1、M 2、M 3，则： M 1=F 1×R 1 ; M 2 = －F 2×R 2= －F 1×R 2 ; M 3= F 51(R 2－R 4) －F 41(R 1+R 3) = F 1（1+cos b ）(R 2－R 4)－F 1（1+cos a ）(R 1+R 3) 2.4有关尺寸关系 （1）由图.2不难看出， ∠b=∠c ；∠a=∠d=180°－∠f （2）在三角形△ABC 中，根据余弦定理得： ) )(()()()(cos cos 4243231242243R R R R R R R R R R c b -++--++== ))(()()()(cos )180cos(cos 31432 43231242R R R R R R R R R R f f a o +++-+--=-=-= 2.5功率守恒 根据能量守恒定律，太阳轮、行星架及齿圈三元件的输入和输出功率相等，即三者功率代数和为零，即： M 1×n 1+M 2×n 2+M 3×n 3=0 式中n 1、n 2、n 3分别为太阳轮、齿圈、行星架 转动角速度。将2.2.3的M 1、M 2、M 3以及2.2.4中的cosa 、cosb 代入上式，整理得： n 1×R 1+ n 3×(R 2﹣R 1) = n 2×R 2-------（1） 3单排双级行星轮系运动特性应用式 3.1齿轮传递关系 由齿轮传递原理可知，模数相同的齿轮才能配对使用。因此，单排行星轮系相啮合各齿轮的模数均相同。若太阳轮和齿圈的齿数分别为Z 1、Z 2，那么： 2 R 1 = m ×Z 1 2 R 2 = m ×Z 2 3.2运动特性方程应用式 将3.1中的两式代入（1），得出单排双级行星轮系运动特性应用式： n 1 Z 1+ n 3( Z 2 -Z 1)= n 2 Z 2
行星齿轮传动原理 每一部汽车上都有行星齿轮，少了它们，汽车就不能自由行走。汽车上的行星齿轮主要用在两个地方，一是驱动桥减速器、二是自动变速器。很多网友都想知道，行星齿轮有什么功能，为什么汽车少不了它。 我们熟知的齿轮绝大部分都是转动轴线固定的齿轮。例如机械式钟表，上面所有的齿轮尽管都在做转动，但是它们的转动中心（与圆心位置重合）往往通过轴承安装在机壳上，因此，它们的转动轴都是相对机壳固定的，因而也被称为"定轴齿轮"。有定必有动，对应地，有一类不那么为人熟知的称为"行星齿轮"的齿轮，它们的转动轴线是不固定的，而是安装在一个可以转动的支架（蓝色）上（图1中黑色部分是壳体，黄色表示轴承）。行星齿轮（绿色）除了能象定轴齿轮那样围绕着自己的转动轴（B-B）转动之外，它们的转动轴还随着蓝色的支架（称为行星架）绕其它齿轮的轴线（A-A）转动。绕自己轴线的转动称为"自转"，绕其它齿轮轴线的转动称为"公转"，就象太阳系中的行星那样，因此得名。 也如太阳系一样，成为行星齿轮公转中心的那些轴线固定的齿轮被称为"太阳轮"，如图2中红色的齿轮。在一个行星齿轮上、或者在两个互相固连的行星齿轮上通常有两个啮合点，分别与两个太阳轮发生关系。如右图中，灰色的内齿轮轴线与红色的外齿轮轴线重合，也是太阳轮。 轴线固定的齿轮传动原理很简单，在一对互相啮合的齿轮中，有一个齿轮作为主动轮，动力从它那里传入，另一个齿轮作为从动轮，动力从它往外输出。也有的齿轮仅作为中转站，一边与主动轮啮合，另一边与从动轮啮合，动力从它那里通过。 在包含行星齿轮的齿轮系统中，情形就不同了。由于存在行星架，也就是说，可以有三条转动轴允许动力输入/输出，还可以用离合器或制动器之类的手段，在需要的时候限制其中一条轴的转动，剩下两条轴进行传动，这样一来，互相啮合的齿轮之间的关系就可以有多种组合： 动力从其中一个太阳轮输入，从另外一个太阳轮输出，行星架通过刹车机构刹死；动力从其中一个太阳轮输入，从行星架输出，另外一个太阳轮刹死； 动力从行星架输入，从其中一个太阳轮输出，另外一个太阳轮刹死； 两股动力分别从两个太阳轮输入，合成后从行星架输出； 两股动力分别从行星架和其中一个太阳轮输入，合成后从另外一个太阳轮输出；动力从其中一个太阳轮输入，从另外一个太阳轮和行星架分两路输出； 动力从行星架输入，分两路从两个太阳轮输出； 我们知道，汽车发动机只有一个，而车轮有四个。发动机的转速扭矩等特性与路面行驶需求大相径庭。要把发动机的功率适当地分配到驱动轮，可以利用行星齿轮的上述特性。如自动变速器，也是利用行星齿轮的这些特性，通过离合器和制动器改变各个构件的相对运动关系而获得不同的传动比
行星齿轮机构运动规律原理及应用分析 类型：转载来源：济民工贸的博客作者：齐兵责任编辑：李笛发布时间：2009年06月11日 我们熟知的齿轮绝大部分都是转动轴线固定的齿轮。例如机械式钟表、普通机械式变速箱、减速器，上面所有的齿轮尽管都在做转动，但是它们的转动中心（与圆心位置重合）往往通过轴承安装在机壳上，因此，它们的转动轴都是相对机壳固定的，因而也被称为"定轴齿轮"。 有定必有动，对应地，有一类不那么为人熟知的称为"行星齿轮"的齿轮，它们的转动轴线是不固定的，而是安装在一个可以转动的支架（蓝色）上（图中黑色部分是壳体，黄色表示轴承）。行星齿轮（绿色）除了能象定轴齿轮那样围绕着自己的转动轴（B-B）转动之外，它们的转动轴还随着蓝色的支架（称为行星架）绕其它齿轮的轴线（A-A）转动。绕自己轴线的转动称为"自转"，绕其它齿轮轴线的转动称为"公转"，就象太阳系中的行星那样，因此得名。 也如太阳系一样，成为行星齿轮公转中心的那些轴线固定的齿轮被称为"太阳轮"，如图中红色的齿轮。在一个行星齿轮上、或者在两个互相固连的行星齿轮上通常有两个啮合点，分别与两个太阳轮发生关系。如右图中，灰色的内齿轮轴线与红色的外齿轮轴线重合，也是太阳轮。 轴线固定的齿轮传动原理很简单，在一对互相啮合的齿轮中，有一个齿轮作为主动轮，动力从它那里传入，另一个齿轮作为从动轮，动力从它往外输出。也有的齿轮仅作为中转站，一边与主动轮啮合，另一边与从动轮啮合，动力从它那里通过。
在包含行星齿轮的齿轮系统中，情形就不同了。由于存在行星架，也就是说，可以有三条转动轴允许动力输入/输出，还可以用离合器或制动器之类的手段，在需要的时候限制其中一条轴的转动，剩下两条轴进行传动，这样一来，互相啮合的齿轮之间的关系就可以有多种组合： 单排行星齿轮机构的结构组成为例 ● (1)行星齿轮机构运动规律 设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为Z1、Z2、Z3；齿圈与太阳轮的齿数比为α。则根据能量守恒定律，由作用在该机构各元件上的力矩和结构参数可导出表示单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式： n1+αn2-(1+α)n3=0和Z1+Z2=Z3 ●（2）行星齿轮机构各种运动情况分析 由上式可看出，由于单排行星齿轮机构具有两个自由度，在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构件中，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一元件固定不动(即使该元件转速为0)，或使其运动受一定的约束(即该元件的转速为某定值)，则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。下面分别讨论各种情况。 行星齿轮机构各种运动情况分析 固定件主动件从动件转速成转向 太阳轮行星架齿圈增速同向 太阳轮齿圈行星架减速同向 齿圈行星架太阳轮增速同向 齿圈太阳轮行星架减速同向 行星架齿圈太阳轮增速反向 行星架太阳轮齿圈减速反向
一、简单行星轮系转矩关系 简单行星轮系(Planetary Gear Set)由太阳轮(Sun Gear)、行星架(Planet Carrier)、齿圈(Ring Gear)和行星轮(Planet Gear)构成，太阳轮S、齿圈R和行星架C有共同的回转中心，为行星轮系3个基本传动构件，如下图： 设发动机转矩由行星架C输入，FC为输入转矩在行星架上行星轮P的回转中心点的作用力，FS、FR分别为太阳轮S和齿圈R受到的外部阻力矩作用于行星轮P节圆上的反力， rS、rR分别为太阳轮S、齿圈R的节圆半径（到共同回转中心），rC为行星架上行星轮P 的回转中心点到共同回转中心的半径，rP为行星轮P的节圆半径，TS、TC、TR分别为太阳轮S、行星架C、齿圈R对行星轮P的作用力点对共同回转中心的转矩。ZS、ZR分别为太阳轮S和齿圈R的齿数，
因两齿轮齿数比等于其节圆半径比，故有：ZR∕ZS＝rR∕rS，设α= ZR ∕ZS＝rR∕rS，（α>1，称为行星轮系结构参数） 忽略轮系各转轴内摩擦力及各齿轮啮合摩擦力，根据作用力与反作用力定理及行星轮P平面力系平衡条件有： FC=－（FR+FS）（1） TC=－（TR+TS）（2） FR=FS （3） FC=－2FR=－2FS （4） （事实上，由于行星轮P与太阳轮S及齿圈R是通过轮齿接触传力，而与行星架C是通过转轴连接，因此当太阳轮S或齿圈R作为主动构件，行星架C作为从动构件时，（3）、（4）式的受力关系仍然成立。（1）、（2）式当然更是成立。） 即FS∕FR∕FC =1∕1∕－2 （5） 由rS、rR、rC的几何关系可知： rS∕rR∕rC =1∕α∕（1+α）÷2 （6）
行星齿轮机构和工作原理 §3-3 行星齿轮机构和工作原理 Ⅰ授课思路：在初步了解行星齿轮机构的组成的基础上，通过单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程结合力和反作用力的作用原理使学生掌握单排行星齿轮的工作原理。拓展学生的能力，使学生概括出单排行星齿轮的基本特征。
Ⅱ过程设计： 1．提问问题，复习上次课内容（约3min） ⑴导轮单向离合器有哪几种？（楔块式、滚柱式） ⑵锁止离合器的作用？（提高传动效率，使液力变矩器有液力传动变为机械 传动） 2．导入新课（约1min） 自动变速器是怎样实现自动换挡的呢？这就是我们这节课讲的主要内容3．新课内容：具体内容见“授课内容”（约73min） 4．本次课内容小结（约2min） 5．布置作业（约1min） Ⅲ讲解要点：单排行星齿轮的工作原理和单排行星齿轮的基本特征这一主线进行讲解。 Ⅳ授课内容： 一、简单的行星齿轮机构的特点 行星齿轮机构的组成： 简单（单排）的行星齿轮机构是变速机构 的基础，通常自动变速器的变速机构都由两排 或三排以上行星齿轮机构组成。简单行星齿轮 机构包括一个太阳轮、若干个行星齿轮和一个 齿轮圈，其中行星齿轮由行星架的固定轴支 承，允许行星轮在支承轴上转动。行星齿轮和 相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通 常都采用斜齿轮以提高工作的平稳性（如图l 所示）。 如图2表示了简单行星齿轮机构，位于行星齿轮机构中心的是太阳轮，太阳轮和行星轮常啮合，两个外齿轮啮合旋转方向相反。正如太阳位于太阳系的中心一样，太阳轮也因其位置而得名。行星轮除了可以绕行星架支承轴旋转外，在有些工况下，还会在行星架的带动下，围绕太阳轮的中心轴线旋转，这就像地球的
行星齿轮传动比计算 在《机械原理》上，行星齿轮求解是通过列一系列方程式求解，其求解过程繁琐容易出错，其实用不着如此，只要理解了传动比e ab i 的含义，就可以很快地直接写出行星齿轮的传动比，其关键是掌握几个根据e ab i =ab i (E 是指固定件，即是固定的太阳轮，A 为主动件，B 为被动件)说明：H ab i =(Na-NH)/(Nb-NH),那么如果H 一开始是E ，那么e ab i =(Na-NE)/(Nb-NE)=Na/Nb=ab i NE 的转速为0........由于的含义推导出来公式，随便多复杂的行星齿轮传动机构，根据这几个公式都能从头写到尾直接把其传动比写出来，而不要象《机械原理》里面所讲的方法列出一大堆方程式来求解。 一式求解行星齿轮传动比有三个基本的公式 1=+c ba a bc i i ――――――――――――――――――――――――1 a cx a bx a bc i i i = ―――――――――――――――――――――――――2 a c b a b c i i 1= ――――――――――――――――――――――――――3 熟练掌握了这三个公式后，不管什么形式的行星齿轮传动机构用这些公式代进去后就能直接将传动比写出来了。关键是要善于选择中间的一些部件作为参照，使其最后形成都是定轴传动，所以这些参照基本都是一些行星架等
在此例中，要求出e ab i ＝？，如果行星架固定不动的话，这道题目就简单多了，就是一定轴传动。所以我们要想办法把e ab i 变成一定轴传动，所以可以根据公式a cx a bx a bc i i i =将x 加进去， 所以可以得出：e bx e ax e ab i i i =要想变成定轴传动，就要把x 放到上面去，所以这里就要运用第 一个公式1=+c ba a bc i i 了，所以)1()1(x be x ae e bx e ax e ab i i i i i --==所以现在e ab i 就变成了两个定轴传动之间的关系式了。定轴传动的传动比就好办了，直接写出来就可以了。 即)1()1())1(1())1(1()1()1(01 c e b d a e c e b d c e a c x be x ae e bx e ax e ab Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z i i i i i ?-+=?--?--=--== 再例如下面的传动机构： 已知其各轮的齿数为z 1=100，z 2=101，z 2’ =100 ，z 3=99。其输入件对输出件1的传动比i H1
一、工作任务 1、了解拉维娜式行星齿轮机构组成； 2、掌握拉维娜式行星齿轮机构及换挡执行元件拆装流程 二、原理与应用 1、填写下图标记位置名称 2、根据上图写出拉维娜式的结构特点是： 3、拉维娜式挡位传递路线： 前进一档动力传递路线——————————————————————前进二档动力传递路线————————
———————————————； 倒档传递路线———————————————————————； 【案例分享】 故障现象： 北京现代名图轿车，配置2.0L发动机与A6MF1-1六速自动变速器，出现不升档故障现象 故障诊断： 1、使用诊断仪对故障车辆进行诊断，分别对自动变速器控制系统和发动机控制系统读取故障码，经检查发现无故障码 2、因此又检查自动变速器油液面高度和油液质量，初步检测未发现异常 3、随后使用举升机适当提升车辆，在举升机上进行车辆自动变速器的测试 4、测试过程中确实如客户描述的现象，变速器换挡杆挂入D挡后缓缓踩下加速踏板，随着发动机转速上升车辆开始提速，但是到了变速器升挡转速后变速器依旧处于1挡，继续增加发动机转速，车速不能迅速提升 5、检查自动变速器油，发现油液的颜色有点异常，取样部分油液仔细观察，发现油液中有水。 6、询问客户车辆的使用情况，是否曾经涉水，客户回想起两个月前曾经有过涉水的经历 故障排除 更换自动变速器油，试车故障排除。 故障分析: 因为变速器油液中混有水导致漏电，使流经两个转速传感器的电流被分流，PCM送出的两个转速传感器电流加大引起信号电压的提高，PCM无法识别转速传感器的信号。 思考题： 哪些原因导致自动变速器不升挡？
行星齿轮机构传动比计算方法
Key words: epicyclic gear train; speed ratio; compute way. 随着行星齿轮减速器以及行星齿轮传动在变速箱中的广泛应用，对行星齿轮传动的了解和掌握已成为工程技术人员的必要技能。但是，对于刚接触行星齿轮传动的工程技术人员来说，行星齿轮传动的速比计算比较不容易理解和掌握。本文通过对各类参考资料及教科书中的行星齿轮传动速比计算方法进行总结归纳，并针对常用的最具代表性的2K-H型行星齿轮传动，分别用不同方法对其传动特性方程进行了推导论证。 行星齿轮传动或称周转轮系。根据《机械原理》[1]上的定义，我们可把周转轮系分为差动轮系和行星轮系。为理解方便，本论文所讨论限于2K-H型周转轮系。 关于行星齿轮传动（周转轮系）的速比计算方法，归纳起来有两大类四种方法，分别为由行星架固定法和力矩法组成的分析法；由速度图解法和矢量法组成的图解法[2]。矢量图解法一般适用于圆锥齿轮组成的行星齿轮传动，在此不作介绍；下面分别运用其它三种计算方法对2K-H型周转轮系的传动特性方程（1）进行推导。
1－太阳轮 2－行星轮 3－内齿圈 H －行星架 图1 行星齿轮传动 Fig 1 Epicyclic gear train 0)1(31=++-αωωαωH （1） 结合图1，式中1ω为太阳轮1的转速、H ω为行星架H 转速、3 ω为内齿圈3转速、α为内齿圈3与太阳轮1的齿数比即1 3 Z Z =α。 1 行星架固定法 机械专业教科书上一般介绍的都是此种方法，也可叫转化机构法。其理论是一位名叫Wlies 的科学家于1841年提出的，即“一个机构整体的绝对运动并不影响其内部各构件间的相对运动” [3]，就像手表的时针、分针、秒针的相对运动不会因带表人的行动而变化。 如图2所示，其中太阳轮1、行星轮2、内齿圈3、行星架H 的转速分别为H ωωωω、、、321。我们假定整个行星轮系放在一个绕支点O 旋转的圆盘上，此圆盘的转速为 H ω-。那么，此时行星架的转速为()0=-+=H H H H ωωω，相当于行星
行星齿轮传动的特点 行星齿轮传动与普通齿轮传动相比较，它具有许多独特的优点。它的最显著的特点是：在传递动力时它可以进行功率分流；同时，其输入轴与输出轴具有同轴性，即输出轴与输入轴均设置在同一主轴线上。所以，行星齿轮传动现已被人们用来代替普通齿轮传动，而作为各种机械传动系统中的减速器、增速器和变速装置。尤其是对于那些要求体积小、质量小、结构紧凑和传动效率高的航空发动机、起重运输、石油化工和兵器等的齿轮传动装置以及需要差速器的汽车和坦克等车辆的齿轮传动装置，行星齿轮传动已得到了越来越广泛的应用。 行星齿轮传动的主要特点如下。 (1)体积小、质量小，结构紧凑，承载能力大由于行星齿轮传动具有功率分流和各中心轮构成共轴线式的传动以及合理地应用内啮合齿轮副，因此可使其结构非常紧凑。再由于在中心轮的周围均匀地分布着数个行星轮来共同分担载荷，从而使得每个齿轮所承受的负荷较小，并允许这些齿轮采用较小的模数。此外，在结构上充分利用了内啮合承载能力大和内齿圈本身的可容体积，从而有利于缩小其外廓尺寸，使其体积小，质量小，结构非常紧凑，且承载能力大。一般，行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的1/2～1/5 (即在承受相同的载荷条件下)。 (2)传动效率高由于行星齿轮传动结构的对称性，即它具有数个匀称分布的行星轮，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能互相平衡，从而有利于达到提高传动效率的作用。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达0.97~0.99。 (3)传动比较大，可以实现运动的合成与分解只要适当选择行星齿轮传动的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比。在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。应该指出，行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。而且，它还可以实现运动的合成与分解以及实现各种变速的复杂的运动。 (4)运动平稳、抗冲击和振动的能力较强由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。 总之，行星齿轮传动具有质量小、体积小、传动比大及效率高（类型选用得当）等优点。因此，行星齿轮传动现已广泛地应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运输机械、轻工机械、石油化工机械、机床、机器人、汽车、坦克、火炮、飞机、轮船、仪器和仪表等各个方面。行星传动不仅适用于高转速、大功率，而且在低速大转矩的传动装置上也已获得了应用。它几乎可适用于一切功率和转速范围，故目前行星传动技术已成为世界各国机械传动发展的重点之一。 随着行星传动技术的迅速发展，目前，高速渐开线行星齿轮传动装置所传递的功率已达到2000KW，输出转矩已达到4500KNm。据有关资料介绍，人们认为目前行星齿轮传动技术的发展方向如下。
行星齿轮传动装置装配技术 行星齿轮变速器是一种比较先进的齿轮传动装置，与定轴轮系齿轮传动装置相比，它有传动比大、体积小、重量轻、材料消耗少、输入与输出轴同轴等优点。因之，在很多机械上，如透平压缩机、各种起重机等，目前已较多地使用行星齿轮变速器。 在行星齿轮传动装置中，一般都有两个或两个以上的行星轮参与啮合，使参与传递动力的各行星轮之间载荷分布均匀，是各类行星齿轮传动中的基本问题，故在装配时，除了一般性的工艺要求外，还应注意提高和检查各齿轮间的啮合质量，使各行星齿轮的载荷尽量分布均匀，从而保证其运转的平稳性和使用寿命。为此在制造单位往往采取一些措施以提高其啮合质量。 (1)控制各个齿轮的齿圈径向跳动和齿厚公差，有的单位为此而采用选择装配。 (2)采用定向装配，使部分误差能在装配时相互抵消。 (3)注意保证机体、内齿圈、端盖和主、从动轴的同轴度。 由于这种情况，在现场安装行星变速器时，如欲进行解体装配，则应对上列情况予以注意，对于采用定向装配的行星变速器，在解体时应在对应的啮合齿上打上标记，以免在解体装置后降低原有的啮合质量。 行星齿轮装配完成后，各部分应转动灵活，并可用涂色法检查各齿面的啮合情况，接触精度应符合技术要求。在进行空载荷试运转时声音应平稳，不应有冲击或特殊声响。 由于各类产品上的使用要求不同，因此行星齿轮变速装置的种类繁多，下面介绍几种典型结构的装配。 (一)一般行星齿轮传动装置的装配 此类行星变速器的传动原理见图6-19。按其啮合特点系属NGW型，其特点是内齿轮3与太阳轮1和公用的行星轮2相啮合。当太阳轮作高速旋转时，行星轮在太阳轮和内齿轮之间既作自转运动，又绕太阳轮作公转运动。行星转架则将行星轮的低速公转运动输出。图6-20为NGW型减速器的结构形式之一。 按照上述结构原理，当以行星转架作为输入轴时，即为行星增速器。图6-21为行星增速器结构形式之一，用于透平压缩机的增速。 图6-19 NGW型传动原理图 1—太阳轮;2—行星轮;3—内齿轮
拉维萘尔赫式行星齿轮变速器的结构与工作原理 作者：admin 来源：本站整理发布时间：2008-4-19 19:44:55 减小字体增大字体在拉维萘尔赫式行星齿轮机构中设置了二个离合器、二个制动器和一个单向离合器，共有五个换档执行元件，即可使之成为一个具有三个前进档和一个倒档的三速行星齿轮变速器。采用这种变速器的有福特公司生产的ＦＯＲＤＦＭＸ自动变速器等。 前太阳轮、长行星轮、行星架和齿圈组成一个单行星轮式行星排，也称为前行星排；后太阳轮、短行星轮、长行星轮、行星架和齿圈组成一个双行星轮式行星排，也称后行星排。在五个换档执行元件中，离合器C１用于连接输入轴和后太阳轮，它在所有前进档中都处于接合状态，故称为前进离合器。而离合器C２用于连接输入轴和前太阳轮，它在倒档和三档（直接档）时接合，故称为倒档及直接档离合器。制动器Ｂ１用于固定前太阳轮，它在二档时工作，故称为二档制动器。制动器Ｂ２用于固定行星架，它在倒档或自动变速器选档杆位于前进低档时工作，故称为低、倒档制动器。单向离合器Ｆ１在逆时针方向对行星架有锁止作用，它只在一档时工作，故称为一档单向离合器。各换档执行元件在不同档位的工作情况见下表。下面分析拉维萘尔赫式三速行星齿轮变速器各档的动力传递路线和传动比。 拉维萘尔赫式三速行星齿轮变速器换档执行元件工件规律 选档杆位置档位换档执行元件 C1C2B1B2F1 D 1档○○2档○○ 3档○○ R倒档○○ S、L或2、1 1档○○ 2档○○ 注：○-接合、制动或锁止 1）一档 当选档杆位于前进档（Ｄ）位置而行星齿轮变速器处于一档时，前进离合器C１接合，输入轴经前进离合器C１和后太阳轮连接，使后太阳轮朝顺时针方向转动，并通过短行星轮和长行星轮带动齿圈朝顺时针方向旋转。由于齿圈通过输出轴和驱动轮连接，在汽车起步或一档行驶时,转速很低，长行星轮在带动齿圈朝顺时针方向转动的同时，对行星架产生一个朝逆时针方向的力矩，而行星架在一档单向离合器Ｆ１逆时针方向的锁止作用下固定不动，从而使发动机动力经输入轴、后太阳轮、短行星轮、长行星轮传给齿圈和输出轴。设齿圈与前后太阳轮的齿数之比分别为α１和α２。由于此时行星架固定不动，后排根据双行星齿轮运动特性方
ADAMS 分析实例-定轴轮系和行星轮系传动模拟 有一对外啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动.已知 20,4,25,5021====αmm m z z ，两个齿轮的 厚度都是50mm 。 ⒈ 启动ADAMS 双击桌面上ADAMS/View 的快捷图标,打开ADAMS/View 。在欢迎对话框中选择“Create a new model ”， 在模型名称（Model name ）栏中输入：dingzhouluenxi ；在重力名称（Gravity ）栏中选择“Earth Normal (-Global Y)”；在单位名称（Units ）栏中选择“MMKS –mm,kg,N,s,deg ”。如图1-1所示。 图1-1 欢迎对话框 ⒉ 设置工作环境 2.1 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View 菜单栏中，选择设置（Setting ）下拉菜单中的工作网格（Working Grid ）命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size )中的X 和Y 分别设置成750mm 和500mm ，间距（Spacing ）中的X 和Y 都设置成50mm 。然后点击“OK ”确定。如图2-1所表示。 2.2 用鼠标左键点击选择（Select ）图标，控制面板出现在工 具箱中。 2.3 用鼠标左键点击动态放大（Dynamic Zoom ）图标，在 模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小。 ⒊创建齿轮 3.1 在ADAMS/View 零件库中选择圆柱体 (Cylinder )图标 ，参数选择为“New Part ”，长度（Length ）选择50mm （齿轮的厚度），半径（Radius ）选择100mm （1002 5042z m 1=?=?） 。如图3-1所示。 图 2-1 设置工作网格对话框 图3-1设置圆柱体选项
拉维娜式、辛普森式自动变速器的拆装实习 一、实验目的 1、熟悉了解拉维娜式、辛普森式自动变速器的结构组成。 2、掌握前驱自动变速器的拆卸方法。 3、熟悉前驱自动变速器各组件、部件的名称和安装位置、连接关系等。 4、根据拆装过程熟悉了解前驱自动变速器的总体工作原理和工作过程。 二、实验内容 对拉维娜式、辛普森式自动变速器进行分解，取出各组成部件，并有序整齐摆放。在拆装过程中掌握拉维娜式自动变速器的拆装顺序和拆装方法，不同组件的拆装要求和拆装技巧等。注意观察零部件的外形特点，各组件之间的连接关系等。将拆出的组件在变速器壳体外组装，分析研究拉维娜式自动变速器内部的工作过程。 三、实验条件 拉维娜式自动变速器一台、辛普森式自动变速器一台、拆装工具一套。 四、注意事项： 1、注意安全操作，严格按照操作规程进行。 2、分解自动变速器之前，应对其外部进行有效和彻底的清洗，以防污物弄脏其内部的精密配合件。 3、分解自动变速器时不能直接用铁榔头敲打，只能采用橡胶锤或铜棒，以免损坏零件。 4、分解过程中应保持沿轴线方向拆出，避免损坏零件，禁止暴力操作。 5、在分解自动变速器时，应将所有组件和零件按分解顺序依次摆放，以便于检修和组装。要特别注意各个止推垫片、推力轴承的位置，不可错乱。
大众桑塔纳拉维娜式自动变速器拆装 一、拉维娜式变速器结构特点： 维娜式自动变速器采用双排行星齿轮结构，双排行星齿轮机构在小太阳轮和齿圈之间有两组互相啮合的行星齿轮，其中有长行星轮和大太阳轮和齿圈啮合，短行星齿轮和小太阳轮和长行星轮啮合，这就是拉维娜式行星齿轮结构。 二、拉维娜式变速器结构图：
三、拉维娜式变速器拆装步骤 D位1档： 在D位1档时，离合器K1接合，驱动后排小太阳轮，单向离合器F单向制动行星架，则齿圈同向减速输出，其动力传动路线为：泵轮→涡轮→离合器K1→小太阳轮→短行星轮→长行星轮→输出齿圈。 D位1档滑行时，输出齿圈由被动件变为主动件，行星架顺时针空转，单向离合器解锁，小太阳轮不干涉发动机的低速运转，因此发动机对滑行无制动作用。D位2档： 在D位2档时，离合器K1接合，驱动后排小太阳轮，制动器B2制动前排大太阳轮，则齿圈同向减速输出，其动力传动路线为：泵轮→涡轮→离合器K1→小太阳轮→短行星轮→长行星轮（此时绕大太阳轮旋转）→输出齿圈。 D位2档滑行时，输出齿圈由被动件变为主动件，此时大太阳轮仍制动，长行星轮、短行星轮仍按原来的自传与公转转速旋转，这样小太阳轮被迫带动涡轮按原来的转速旋转，因此发动机对滑行产生制动作用。
简单行星轮系(Planetary Gear Set)由太阳轮(Sun Gear)、行星架(Planet Carrier)、齿圈(Ring Gear)和行星轮(Planet Gear)构成，太阳轮S、齿圈R和行星架C有共同的回转中心，为行星轮系3个基本传动构件，如下图： 设发动机转矩由行星架C输入，FC为输入转矩在行星架上行星轮P的回转中心点的作用力，FS、FR分别为太阳轮S和齿圈R受到的外部阻力矩作用于行星轮P节圆上的反力， rS、rR分别为太阳轮S、齿圈R的节圆半径（到共同回转中心），rC为行星架上行星轮P的回转中心点到共同回转中心的半径，rP为行星轮P的节圆半径，TS、TC、TR分别为太阳轮S、行星架C、齿圈R对行星轮P 的作用力点对共同回转中心的转矩。ZS、ZR分别为太阳轮S和齿圈R的齿数，因两齿轮齿数比等于其节圆半径比，故有：ZR∕ZS＝rR∕rS，设α= ZR∕ZS＝rR ∕rS，（α>1，称为行星轮系结构参数） 忽略轮系各转轴内摩擦力及各齿轮啮合摩擦力，根据作用力与反作用力定理及行星轮P平面力系平衡条件有： FC=－（FR+FS）（1） TC=－（TR+TS）（2） FR=FS （3） FC=－2FR=－2FS （4） （事实上，由于行星轮P与太阳轮S及齿圈R是通过轮齿接触传力，而与行星架C是通过转轴连接，因此当太阳轮S或齿圈R作为主动构件，行星架C作为从动构件时，（3）、（4）式的受力关系仍然成立。（1）、（2）式当然更是成立。） 即FS∕FR∕FC =1∕1∕－2 （5） 由rS、rR、rC的几何关系可知： rS∕rR∕rC =1∕α∕（1+α）÷2 （6） 因： TS=FS×rS TR=FR×rR TC=FC×rC 将（5）×（6）得：